Científicos de Israel diseñaron un dispositivo innovador que monitorea la salud a distancia

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

Al comienzo de la pandemia de COVID, la profesora Yonina Eldar del Instituto Weizmann de Ciencias lanzó un llamamiento inusual. Convocó a médicos de todo Israel a unirse a ella en línea en una sesión de intercambio de ideas para identificar las necesidades más urgentes de un sistema de salud saturado. “En medio de la crisis sanitaria, me sentí frustrada por quedarme de brazos cruzados y no hacer lo suficiente”, recuerda.

Uno de los problemas que plantearon los médicos durante esa sesión fue el riesgo de propagación de la infección por contacto físico durante el seguimiento de pacientes hospitalizados. “Abordar este problema encajaba perfectamente con mis intereses de investigación”, afirma Eldar.

“Durante mucho tiempo me ha preocupado que, en cuanto a innovaciones tecnológicas, el mundo de la salud esté muy por detrás de áreas como las comunicaciones o el entretenimiento. Por ejemplo, podemos usar teléfonos móviles o jugar videojuegos con manos libres, pero en la práctica habitual un médico sigue usando un estetoscopio para examinar a un paciente, igual que hace cien años”.

En ese momento, Eldar acababa de incorporarse al Departamento de Informática y Matemáticas Aplicadas del Instituto Weizmann de Ciencias, donde fundó un laboratorio que desarrolla tecnologías innovadoras para el procesamiento de señales e información en diversos campos, incluyendo la medicina. Decidió, junto con su equipo, desarrollar una tecnología completamente nueva para el control remoto de la salud de las personas mediante radar.

Los sistemas de radar nos resultan más familiares por su uso en el ámbito militar, como la detección de aeronaves o barcos, pero también tienen numerosas aplicaciones civiles, como las de la industria automotriz. Detectan y rastrean objetos emitiendo ondas electromagnéticas e interpretando los cambios que se producen en estas ondas al rebotar tras impactar contra el objeto.

Eldar ha trabajado con radares desde el inicio de su carrera científica, por ejemplo, en relación con vehículos autónomos y aplicaciones de defensa. Explica: “Los dispositivos de radar son pequeños, económicos y prácticos, y emiten ondas seguras para los humanos: se han utilizado, por ejemplo, para contar el número de personas en una habitación o para asegurarse de que ningún bebé se quede atrás en un coche. Así que pensé: ¿por qué no aplicar el radar para monitorizar a los pacientes a distancia?“.

Cinco años después, los investigadores del Weizmann presentan BRAHMS, el Sistema de Monitoreo de Salud Bio-Radar, diseñado para monitorear continuamente los signos vitales de una persona a distancia.

El sistema ya permite la medición sin contacto de dos signos vitales clásicos: la frecuencia cardíaca o pulso y la frecuencia respiratoria; además, puede proporcionar una medición de la función pulmonar. Es posible que se incorporen más parámetros en el futuro, como la medición de la presión arterial y el análisis del patrón respiratorio, especialmente para la detección de la apnea del sueño.

BRAHMS funciona rastreando los movimientos sutiles del pecho e interpretándolos mediante un sofisticado algoritmo desarrollado por el equipo de Eldar. El equipo ya ha demostrado que su sistema puede monitorizar de forma fiable a varias personas a la vez, incluso en entornos ruidosos y concurridos.

 Identifica a todas las personas en la habitación, mide sus constantes vitales sin contacto y envía las mediciones a un monitor. Este monitor puede alertar al personal médico si detecta un cambio que pueda indicar un problema.

Una vez desarrollado para uso comercial, un radar BRAHMS compacto podría instalarse en salas de urgencias, unidades de cuidados intensivos o cualquier otro entorno que requiera la monitorización estrecha de la salud de muchas personas simultáneamente, por ejemplo, en unidades de cuidados postoperatorios o residencias de ancianos.

Eldar y sus colegas también prevén el uso de unidades BRAHMS para la monitorización de niños hospitalizados, quienes suelen ser inquietos y les desagrada estar conectados a dispositivos. Las unidades sin contacto no solo reducirían el riesgo de propagación de infecciones, sino que también eliminarían la incomodidad del paciente y la molestia de los cables enredados o desenganchados.

Se estima que alrededor del 40 % de los pacientes de unidades de cuidados intensivos experimentan irritación cutánea, cables sueltos u otras complicaciones relacionadas con los dispositivos de monitorización a pie de cama, lo que motiva aún más la transición hacia la detección por radar sin contacto.

Eldar afirma que su equipo logró crear BRAHMS gracias a un enfoque de ingeniería de sistemas, lo que significa que integraron una amplia gama de elementos de diseño, desde el desarrollo de algoritmos avanzados hasta la construcción del hardware para optimizar la extracción de datos.

“Combinamos ingeniería, matemáticas y física, hasta el nivel de ecuaciones físicas que describen el movimiento ondulatorio y la propagación de la información, con el objetivo de resolver un problema clínico real, y eso fue lo que hizo posible el desarrollo”, afirma.

El equipo de desarrollo incluyó personas de diversos orígenes: el estudiante de doctorado Yonathan Eder, quien dirigió la investigación, la experta en desarrollo de algoritmos Luda Nisnevich, los ingenieros Shlomi Savariego y Moshe Namer, y el gerente clínico Dr. Adi Wegerhoff.

La Prof. Yonina Eldar ocupa la Cátedra Dorothy y Patrick Gorman y dirige el Centro Manya Igel de Ingeniería Biomédica y Procesamiento de Señales. Su investigación cuenta con el apoyo del Instituto de la Sociedad Suiza para la Investigación en la Prevención del Cáncer y del Fondo para Avances Clínicos a través de Colaboraciones Científicas del Instituto Dr. Gilbert S. Omenn y Martha A. Darling Weizmann del Hospital Schneider.